為推動和落實國家節水行動，提高計量監測能力，嚴格用水全過程管理，水利部征集了適用于工業、農業、城鎮生活等用水全過程的計量監測（控）技術。經專家評審、網絡公示，形成了《國家成熟適用節水技術推廣目錄（2021年）》。全國僅40項技術入選，珠科院自主研發的作物環境多因子驅動的低功耗節水灌溉控制系統名列其中。

技術簡介

作物環境多因子驅動的低功耗節水灌溉控制系統以物聯網協同感知技術、Lora無線通訊技術、數據挖掘技術、智能決策技術為基礎，實時監測農作物生態環境指標，建立生態環境指標與作物需水量關系模型，獲得農作物不同生長階段的最佳需水量和灌溉時間，依照作物的生長規律，科學、精量、適時地為作物補充水分，最大程度地提高水資源的利用效率，實現節水增效的目標。

圖1 作物環境多因子驅動的低功耗節水灌溉控制系統圖

主要性能指標

（1）電磁閥控制器利用低功耗嵌入式技術和多模式無線數據傳輸方法，解決單一數據通信方式下通信故障率高和傳統單片機技術下設備功耗大的弊端，工作功耗：< 0.048W（系統上電模式）、< 0.038W（接收模式）、< 0.45W（發送模式）、< 0.08W（休眠模式）；

（2）系統可在無人干預的情況下自主根據作物需求驅動設備完成智能化灌溉，與目標值之間誤差小于5%；傳感節點可準確地將傳感器采集到的農田環境信息傳到監測中心，誤差小于1%；

（3）開發的農業智能節水灌溉系統，系統響應時間<0.1s，系統最大并發用戶數為1000戶（可按實際需求增加）。

技術特色

（1）感知層方面：系統利用物聯網感知技術，對土壤墑情、氣象信息、渠道流量、首部樞紐控制終端、電磁閥控制終端、視覺感知終端等傳感器及控制終端綜合集成，實現對農田灌溉用水量、土壤墑情、作物長勢、閥門控制狀態、作物生態環境等信息的協同感知。

（2）網絡層方面：綜合運用Lora、4G/5G技術等通信技術構建系統通信網絡，組網方式靈活便捷，滿足農田高效實時、安全可靠、低成本、低功耗、覆蓋范圍廣的數據傳輸需求。

（3）應用層方面：系統將作物需水量預測模型與實時采集的多因子作物環境相結合，獲得農作物生長最佳需水量和灌溉時間，自主根據作物需求驅動設備完成智能化灌溉，實現農作物不同生長周期水量的合理配置，以使得農作物的產量達到最大產出效益。

經典案例

本技術應用于廣州市流溪河灌區（大型灌區），建設了廣州市流溪河灌區管理信息系統，通過建立作物需水量模型，實現灌區灌溉用水精量化；針對現有測量技術及設備存在的不足，研制視覺式明渠測流設備，能夠獲取高精度、高可靠性的流量數據；結合灌區應用環境及渠系輸配水高效精準實時調控的需要，研制灌區水資源全過程調控遠程監管平臺，實現灌區高效、精準、按需配水，提高水資源的利用效率和效益。

通過項目的實施，有助于完善流溪河灌區工程設施體系、調整優化農業種植結構和水資源配置格局，同時利用現代高新技術和創新體制機制為重要抓手，不斷提高灌溉供水服務的安全性、公平性、可靠性和靈活性水平。

推廣應用情況

本項技術在各級水行政主管部門、灌區管理單位、農田示范基地管理單位,政府機關、高校、科研基地、園林公司等進行了推廣應用，取得了良好的應用效果。主要項目如下：

• 廣州市科技計劃項目—基于物聯網的農業痕量灌溉關鍵技術研究與開發

• 節水型社會建設-2019年珠江流域用水計量現狀調查及計量技術

• 貴州省農田灌溉水有效利用系數測算監測設施設備建設項目

• 惠州市惠東縣白盆珠灌區節水配套改造項目灌區信息化管理系統項目

• 恩平市錦江灌區續建配套與節水改造工程管理信息系統項目

• 博羅縣下寶溪水庫灌區續建配套與節水改造工程自動化監控系統項目

• 廣東省人大機關綜合節水改造項目

• 珠科院里水科研基地智慧節水灌溉管理系統

技術持有單位：珠江水利委員會珠江水利科學研究院

聯系人：羅朝林，15915892119